[go: up one dir, main page]

JP2004202498A - Laser beam machining method, encoder slit formed thereby and image display body - Google Patents

Laser beam machining method, encoder slit formed thereby and image display body Download PDF

Info

Publication number
JP2004202498A
JP2004202498A JP2002370916A JP2002370916A JP2004202498A JP 2004202498 A JP2004202498 A JP 2004202498A JP 2002370916 A JP2002370916 A JP 2002370916A JP 2002370916 A JP2002370916 A JP 2002370916A JP 2004202498 A JP2004202498 A JP 2004202498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
material layer
laser processing
laser
processing method
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002370916A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Yamada
泰史 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2002370916A priority Critical patent/JP2004202498A/en
Publication of JP2004202498A publication Critical patent/JP2004202498A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16Laser beams
    • B29C65/1603Laser beams characterised by the type of electromagnetic radiation
    • B29C65/1606Ultraviolet [UV] radiation, e.g. by ultraviolet excimer lasers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16Laser beams
    • B29C65/1603Laser beams characterised by the type of electromagnetic radiation
    • B29C65/1612Infrared [IR] radiation, e.g. by infrared lasers
    • B29C65/1616Near infrared radiation [NIR], e.g. by YAG lasers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16Laser beams
    • B29C65/1629Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1635Laser beams characterised by the way of heating the interface at least passing through one of the parts to be joined, i.e. laser transmission welding

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining method capable of machining a material layer located in the middle of a material with a high degree of accuracy into a voluntary shape and provide an encoder slit formed thereby and an image display body. <P>SOLUTION: The laser beam machining method is characterized by the feature that, toward a forming body composed of a first material layer 1 which is transparent to at least a laser beam L, a second material layer 2 provided in contact with the first material layer 1, and a third material layer 3 provided in contact with the second material layer 2, the laser beam L is irradiated from the direction of the first material layer 1 and only the second material layer 2 is formed into a voluntary shape by a high-speed evaporation of the second material layer 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度に任意の形状を形成するレーザ加工方式及びこの方式によって形成されるエンコーダスリット及び像表示体に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザ光を加工材料に対して照射して、任意の形状を形成するレーザ加工方式及びそれによって形成される光学素子は、従来から様々な形態のものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の加工方式では、材料の内部に直接任意の形状を形成する加工はできなかった。
【0004】
レーザ法では、透明体の内部改質等が行われているが、これは透明体そのものの一部を変質するため、光学素子としての特性が低い(屈折率、反射率、透過率等の変化が少ない)。
【0005】
また、以下の問題も指摘されている。すなわち、
(1)金属等の材料では、表面で光吸収されてしまい、内部へのパタン形成は困難である。
【0006】
(2)集光したスポットで加工する必要があり、一度に任意の形状を形成することが困難である。
【0007】
(3)加工位置を深さ方向に制御することが困難である。
【0008】
また、レーザ光によって配線の切断をする方式では、熱として金属が溶融するため、パタン形成の精度が悪く、また、レーザ照射でパタンを形成することが困難である等の問題があった。
【0009】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、材料の中間に配された材料層を高精度で任意の形状に加工できるレーザ加工方式及びこの方式によって形成されるエンコーダスリットおよび像表示体を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項1に記載されたレーザ加工方式は、少なくともレーザ光に対して透明である第一材料層と、前記第一材料層に接触して配置された第二材料層と、前記第二材料層に接触して配置された第三材料層とから構成される構成体に対して、前記第一材料層の方向からレーザ光を照射し、前記第二材料層の高速な気化により前記第二材料層のみを任意の形状に形成することを特徴とする。
【0011】
この請求項1に記載されたレーザ加工方式によれば、第一材料層および第三材料層によってパタン保護を図ることができるとともに、第一材料層および第三材料層によって加工時の飛散物を抑制することができる。また、第一材料層および第三材料層による加工時のプラズマ抑制、第一材料層および第三材料層による熱拡散低減、第一材料層および第三材料層による第二材料層の変形低減を図ることもできる。
【0012】
また、請求項2に記載されたレーザ加工方式は、請求項1に記載されたレーザ加工方式において、前記第一材料層が透明材料であることを特徴とする。
【0013】
この請求項2に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、可視全域にわたって第二材料層の形状を観察することができ、光学的に表面が透明で内部にパタン形成された素子を作成することが可能となる。
【0014】
また、請求項3に記載されたレーザ加工方式は、請求項1に記載されたレーザ加工方式において、前記第一および第三材料層が共に透明材料であることを特徴とする。
【0015】
この請求項3に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、透過型の光学素子を作成することができる。
【0016】
また、請求項4に記載されたレーザ加工方式は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式において、少なくとも第一材料層または第三材料層のいずれかが接着材料層であることを特徴とする。
【0017】
この請求項4に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、内部にパタンを有する材料をパタン形成後、他の材料に付加することが容易となる。また、先に接着した構造体に対してレーザ加工を行うことで、構造体に対して任意の位置にパタンを形成することが可能となる。
【0018】
また、請求項5に記載されたレーザ加工方式は、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式において、前記第二材料層が反射膜であることを特徴とする。
【0019】
この請求項5に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、第一材料層を透過した光がパタン形成された第二材料層により反射されるため、反射型の光学素子として利用することが可能となる。
【0020】
また、請求項6に記載されたレーザ加工方式は、請求項5に記載されたレーザ加工方式において、前記第二材料層が200nm以下の金属薄膜であることを特徴とする。
【0021】
この請求項6に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項5に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、薄膜とすることで、低エネルギーでレーザ加工が可能となり、加工時の変形も低減することができる。また、吸収も高いため、レーザ光の浸透長が短く、レーザエネルギーを狭い領域に注入でき、効率的な除去が可能となる。
【0022】
また、請求項7に記載されたレーザ加工方式は、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式において、前記第二材料層が光吸収層であることを特徴とする。
【0023】
この請求項7に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、所望の波長での吸収・反射パタンを形成することができ、光学素子として利用することが可能となる。また、第一および第三材料層に透明材料を用いることで、透過型素子として機能させることが可能となる。
【0024】
また、請求項8に記載されたレーザ加工方式は、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式において、第二材料層が光学的に散乱する膜であることを特徴とする。
【0025】
この請求項8に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、レーザ照射部と未照射部で光学的な変化をおこし、光学素子として機能させることが可能となる。
【0026】
また、請求項9に記載されたレーザ加工方式は、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式において、前記第二材料層は、色素材料膜、蛍光材料膜、発光材料膜、畜光体膜のいずれかであることを特徴とする。
【0027】
この請求項9に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、レーザ照射部と未照射部で色が変化する、蛍光あるいは発光が変化する等を起こすことができる。したがって、透明体内部に微細な発光パタンを形成する、任意の画像を形成する、任意の文字を形成する等の表示機能を形成することが可能となる。
【0028】
また、請求項10に記載されたレーザ加工方式は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式において、前記第二材料層が磁性体膜であることを特徴とする。
【0029】
この請求項10に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、微細な磁性パタンを内部に形成することが可能となる。
【0030】
また、請求項11に記載されたレーザ加工方式は、請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式において、レーザ光のパルス幅が200ns以下であることを特徴とする。
【0031】
この請求項11に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、パルス幅が短いことから、除去時の熱損傷が低減でき、そのため、加工部のエッジ形状がきれいな高精度な加工が可能となる。さらに、熱伝導による形状広がりを低減できるため、微細化が可能となる。さらに、フェムト秒領域のレーザでは、熱伝導が高い金属材料であっても、その変質領域がサブミクロンオーダとすることができ、加工部周辺部での歪み等をさらに抑制することが可能となる。
【0032】
また、請求項12に記載された発明は、請求項1ないし請求項9のいずれか1項または請求項11に記載のレーザ加工方式によって作成される光学式エンコーダスリットであり、請求項13に記載された発明は、請求項10または請求項11に記載のレーザ加工方式によって作成される磁気式エンコーダスリットであり、請求項14に記載された発明は、請求項1ないし請求項9のいずれか1項または請求項11に記載のレーザ加工方式によって形成される像表示体である。これらの請求項に記載された要素は、請求項1ないし請求項11に記載された加工方式を使用するため、パタン形成時の歪み等を抑制でき、高精度で周辺変質の少ない像を形成した構造体となり得る。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
【0034】
本発明のレーザ加工方式の概略が図1に示されている。第一材料層1を透過したレーザ光Lは、第二材料層2で選択的にエネルギーを吸収され、第二材料層2のレーザ照射部Pが急速に気化する。この気化領域は、レーザ光の照射領域と一致し、レーザ照射形状を調整することにより任意な形状とすることができる。この気化領域は、微粒子化し、急速に第一材料層1および第三材料層3へ拡散する。第二材料層2の微粒子化、あるいは、急激な拡散による空孔Sの形成の作用により、第二材料層2のパタン形成を行う。
【0035】
図2には、実際にPETフィルム(約20μm)とアクリル系接着材層との中間に配置されたAl(50nm)薄膜の加工結果が示されている。図の暗い部分がレーザ照射部Pであり、照射部Pの幅は約5μm程度である。このようにレーザ光Lを照射した部分が高精度に選択的に加工されることが分かる。
【0036】
図3には、加工後の断面形状計測結果が示されている。ここに示すように、レーザ照射部Pには空孔Sが形成され、Al薄膜のパタンが形成されていることが分かる。レーザ照射条件によっては、この空孔Sはほとんど見られないが、その場合は、Alが気化の際に微粒子するため、照射部Pのパタンが形成したものと考えられる。このように、照射レーザ光Lが透明体を透過し、第二材料層2で吸収されることにより、第二材料層2が高精度にパタン形成されることが明らかとなった。
【0037】
以上に基づき、以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【0038】
まず、透明体内部の高精度加工を行うべく、第1の実施例では、レーザ光に対して透明な第一材料層1と、加工する第二材料層2と、基板の第三材料層3とを積層し、中間の第二材料層2の加工を行う。このようにすれば、第一および第三材料層1,3により加工されたパタンが露出することがないため、パタンの接触による損傷や、大気、その他のガスによる変質を防ぐことができる。
【0039】
これに対し、第一あるいは第三材料層1,3のない場合のレーザ加工方式では、レーザ加工時に加工物が飛散し、汚れや形状悪化がおきる。しかし、本実施例の方式では、これら飛散物が内部にトラップされるため、これら悪影響を回避することが可能となる。
【0040】
また、レーザ加工法では、加工時のプラズマ発生による周囲の変質あるいはプラズマによる照射レーザ光の吸収によるエネルギーロスが生じるが、本実施例の方式では、これらを回避することが可能となる。
【0041】
また、第一および第三材料層1,3に接触しているため、第二材料層2での熱拡散を抑制することが可能となり、これにより、レーザ照射部Pから外部へのパタンの拡大、変形を抑制することが可能となる。
【0042】
また、材料とレーザ照射条件によっては、熱拡散時に材料がカールするような変形を示すことがあるが、第一および第三材料1,3を接触させることにより、これら変形を抑制することが可能となる。
【0043】
以上のように、本実施例によれば、第一材料層1および第三材料層3によってパタン保護を図ることができるとともに、第一材料層および第三材料層1,3によって加工時の飛散物を抑制することができる。また、第一材料層および第三材料層1,3による加工時のプラズマ抑制、第一材料層および第三材料層1,3による熱拡散低減、第一材料層および第三材料層1,3による第二材料層2の変形低減を図ることもできる。
【0044】
また、所望の波長に対して透明な光学デバイスの加工を行なうべく、第2の実施例では、レーザ加工波長とそれ以外の所望の波長に対して透明な材料を第一材料層1として用い、第一材料層1の下の第二材料層2の形状加工を行う。例えば可視領域に対して透明なPET,PC等の透明材料の下に第二材料層2を配して、第二材料層2のパタン加工を行う。これにより、可視全域にわたって第二材料層2の形状を観察することができる。これは、例えばセンサー用のパタンを第二材料層2に配置することで、そのパタンを可視域の光源でセンシングすることが可能となる。これにより、光学的に表面が透明で内部にパタン形成された素子を作成することが可能となる。
【0045】
また、透過型の光学デバイスの加工および透過パタン形成を行うべく、第3の実施例では、第一および第三材料層1,3ともに所望の波長に対して透過率の高い材料を用い、第二材料層2のパタン加工を行う。この時、レーザ照射部Pは所望の波長に対して透過させることができ、これにより、透過型の光学素子を作成することができる。例えば、透明材料中にパタンを形成することで、透過型の光マスクやスリットを作成することができる。
【0046】
また、接着層を有する材料の中間層加工、材料へ接着後の加工、他の材料への光学特性の付加を可能にすべく、第4の実施例では、第一あるいは第三材料層1,3あるいはこれら材料層に接触して配置された第四材料層に接着材料を用いる。これは、例えば、第二材料層2に感圧式の接着材を付加したり、アクリル系接着剤を塗布することによって実現することができる。これにより、内部にパタンを有する材料をパタン形成後、他の材料に付加することが容易となる。また、先に接着した構造体に対してレーザ加工を行うことで、構造体に対して任意の位置にパタンを形成することが可能となる。例えば、本方式により作成された透明なエンコーダスリットを付加することで、安価で簡便に移動体にエンコーダを作成することができる。
【0047】
また、反射型素子を形成するべく、第5の実施例では、第二材料層2を反射材料とする。これにより、第一材料層1を透過した光がパタン形成された第二材料層2により反射され、反射型の光学素子として利用することが可能となる。反射材料としては、金属やセラミックス膜、反射粒子分散ポリマー等が利用できる。
【0048】
また、安価で且つ容易に安定した膜が得られ、可視域で高い反射率を実現できるように、第6の実施例では、第5の実施例における反射膜に200nm以下の金属膜を用いる。これはスパッタ、蒸着法等で容易に作成することができる。金属膜は通常近赤外域から紫外域まで反射率が高く、非常に薄い膜で反射を高くすることができる。薄膜とすることで、低エネルギーでレーザ加工が可能となり、加工時の変形も低減することができる。また、吸収も高いため、レーザ光の浸透長が短く、レーザエネルギーを狭い領域に注入でき、効率的な除去が可能となる。
【0049】
また、吸収型または透過型の光学素子を形成するべく、第7の実施例では、第二材料層2に所望の波長で吸収の高い材料を用いる。これにより、所望の波長での吸収・反射パタンを形成することができ、光学素子として利用することが可能となる。また、第一および第三材料層1,3に透明材料を用いることで、透過型素子として機能させることが可能となる。
【0050】
また、第8の実施例では、第二材料層2を散乱材料層(光学的に散乱する膜)とする。これは、表面粗度の粗い材料や微粒子などを用いることで実現できる。これにより、レーザ照射部と未照射部で光学的な変化をおこし、光学素子として機能させることが可能となる。
【0051】
また、光制御パタン形成、任意の表示パタン形成、画像および文字パタン作成を行うべく、第9の実施例では、第二材料層2に色素材料膜、蛍光材料膜、発光材料膜、畜光体膜を用いる。これにより、レーザ照射部と未照射部で色が変化する、蛍光あるいは発光が変化する等を起こすことができる。したがって、透明体内部に微細な発光パタンを形成する、任意の画像を形成する、任意の文字を形成する等の表示機能を形成することが可能となる。
【0052】
また、磁性体パタン形成および磁気ヘッド加工を行うべく、第10の実施例では、第二材料層2に磁性体材料を用いる。これは、鉄系薄膜等で実現できる。これにより、微細な磁性パタンを内部に形成することが可能となる。
【0053】
また、保護層を安定に形成し、保護層を部分的に形成し、あるいは、スリットを一括して形成し、または、高速で形成するべく、第11の実施例では、加工用レーザ光として、パルス幅が200ns以下の短パルスレーザを用い、レーザアブレーション作用により反射材料層を除去・移動させる。パルス幅が200ns以下のレーザとしては、エキシマレーザやQ-Switch Nd:YAGレーザやその高調波レーザ、パルス幅が〜数百フェムト秒であるTi:sapphireレーザ等を利用することができる。
【0054】
これらレーザを反射膜表面に照射した場合、その膜の吸収により材料層が高速に除去されることが知られている。パルス幅が短いことから、除去時の熱損傷が低減でき、そのため、加工部のエッジ形状がきれいな高精度な加工が可能となる。さらに、熱伝導による形状広がりを低減できるため、微細化が可能となる。さらに、フェムト秒領域のレーザでは、熱伝導が高い金属材料であっても、その変質領域がサブミクロンオーダとすることができ、加工部周辺部での歪み等をさらに抑制することが可能となる。
【0055】
図4に加工光学系の模式図を示す。例えばNd:YAGレーザの第三高調波を用いたレーザ装置10から出力されたレーザ光Lは、ミラー12と、拡大光学素子14と、整形光学素子16と、シリンドリカルレンズ18と、集光光学素子(集光レンズ)20とを介して、ライン状に整形され、被加工物である回転体22の反射層表面に照射される。レーザ光Lの照射タイミングおよび加工物の位置を制御しながら、表面の位置を連続的に移動させることで、回転体22の表面に連続したスリットパタンを形成することができる。
【0056】
図5は、実際に得られた透明膜内部のAl反射膜の加工結果である。Al反射膜にナノ秒レーザを強度調整して照射することで、Al膜がエネルギーを吸収し、結合が解離される。このエネルギーにより、Alが高分子内部に拡散する、あるいは、光学的に検出できない数百nm以下の微粒子となる等の原因により、照射部での反射特性がなくなり、光学的なパタンが形成されると予想される。
【0057】
図6は、形成されたスリットの光反射率特性を示す。このように材料内部においても光検出が可能な反射率変化を計測することができる。反射膜を直接加工した場合にも、反射膜の大気中への拡散、アブレーション作用により照射部での反射強度が低下し、内部加工と同等以上の反射光学特性を得ることが可能である。
【0058】
レーザ照射部での材料変化に関しては、レーザ照射により光吸収層が選択的にエネルギーを吸収し、一般的にピコ秒から数十ピコ秒オーダで熱的に緩和され材料が高温化される。その際、特にパルスレーザ光を用いることで、伝導による高温化と異なり、急激な温度変化と高温化が可能となる。これは、例えばピコ秒オーダで数万ケルビンといった熱源からの伝導では不可能な温度にすることができることを示す。また、レーザ光であるため、集光するあるいは光照射パタンを形成するなどして任意の位置にエネルギーを集中することが可能となる。
【0059】
この時、特にパルスレーザ光などで瞬間的(たとえば数十ナノ秒程度)に材料を高温化すると、吸収層内部への熱伝導が進まないうちに材料の気化が起きる。これにより、徐々に高温、蒸発させた場合と比較して、照射領域からのずれが低減され、熱の変質を抑制でき、レーザ照射形状に近い形状に材料をパタン化することが可能となる。このようなレーザによる気化は、非定常状態での反応であり、非常に高温かつ急速な反応である。一般的にレーザ加工ではパルス幅により反応状態が変化し、気化および材料に及ぼす影響が変化する。この第11の実施例においては、特に短パルスレーザによる効果が得られる。
【0060】
なお、前述した加工法により、透明体内部に光学式エンコーダスリットや磁気式エンコーダスリットを形成することができる。
【0061】
また、第12の実施例では、前述した加工方式を用いて、透明体内部に光学パタン、反射パタン、カラーイメージ、画像、文字が形成される(例えば、反射型シートや色のついたフィルム、文字、画像の形成された透明シート、シート状ホログラム素子等の光学素子等)。通常の方式では、パタン形成後、透明層を付加したり、ラミネートしたりする必要があり、その場合、そのプロセスでの変形がおきる可能性がある。これに対し、本方式では、パタン形成時の歪み等を抑制できるため、高精度で周辺変質の少ない像を形成した構造体とすることが可能となる。
【0062】
【発明の効果】
請求項1に記載されたレーザ加工方式によれば、第一材料層および第三材料層によってパタン保護を図ることができるとともに、第一材料層および第三材料層によって加工時の飛散物を抑制することができる。また、第一材料層および第三材料層による加工時のプラズマ抑制、第一材料層および第三材料層による熱拡散低減、第一材料層および第三材料層による第二材料層の変形低減を図ることもできる。
【0063】
請求項2に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、可視全域にわたって第二材料層の形状を観察することができ、光学的に表面が透明で内部にパタン形成された素子を作成することが可能となる。
【0064】
請求項3に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、透過型の光学素子を作成することができる。
【0065】
請求項4に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、内部にパタンを有する材料をパタン形成後、他の材料に付加することが容易となる。また、先に接着した構造体に対してレーザ加工を行うことで、構造体に対して任意の位置にパタンを形成することが可能となる。
【0066】
請求項5に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、第一材料層を透過した光がパタン形成された第二材料層により反射されるため、反射型の光学素子として利用することが可能となる。
【0067】
請求項6に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項5に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、薄膜とすることで、低エネルギーでレーザ加工が可能となり、加工時の変形も低減することができる。また、吸収も高いため、レーザ光の浸透長が短く、レーザエネルギーを狭い領域に注入でき、効率的な除去が可能となる。
【0068】
請求項7に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、所望の波長での吸収・反射パタンを形成することができ、光学素子として利用することが可能となる。また、第一および第三材料層に透明材料を用いることで、透過型素子として機能させることが可能となる。
【0069】
請求項8に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、レーザ照射部と未照射部で光学的な変化をおこし、光学素子として機能させることが可能となる。
【0070】
請求項9に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、レーザ照射部と未照射部で色が変化する、蛍光あるいは発光が変化する等を起こすことができる。したがって、透明体内部に微細な発光パタンを形成する、任意の画像を形成する、任意の文字を形成する等の表示機能を形成することが可能となる。
【0071】
請求項10に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、微細な磁性パタンを内部に形成することが可能となる。
【0072】
請求項11に記載されたレーザ加工方式によれば、請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載されたレーザ加工方式と同様の作用効果が得られるとともに、パルス幅が短いことから、除去時の熱損傷が低減でき、そのため、加工部のエッジ形状がきれいな高精度な加工が可能となる。さらに、熱伝導による形状広がりを低減できるため、微細化が可能となる。さらに、フェムト秒領域のレーザでは、熱伝導が高い金属材料であっても、その変質領域がサブミクロンオーダとすることができ、加工部周辺部での歪み等をさらに抑制することが可能となる。
【0073】
請求項12ないし請求項14に記載された発明によれば、請求項1ないし請求項11に記載された加工方式を使用するため、パタン形成時の歪み等を抑制でき、高精度で周辺変質の少ない像を形成した構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ加工方式におけるレーザ内部加工模式図である。
【図2】レーザ内部加工結果を示す図である。
【図3】レーザ内部加工断面計測結果を示す図である。
【図4】加工装置の模式図である。
【図5】加工スリットの顕微鏡像の模式図である。
【図6】反射率の計測結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 第一材料層
2 第二材料層
3 第三材料層
L レーザ光
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing method for forming an arbitrary shape with high accuracy, and an encoder slit and an image display body formed by this method.
[0002]
[Prior art]
Various types of laser processing methods for forming an arbitrary shape by irradiating a processing material with laser light and optical elements formed thereby have been known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional processing method, processing for directly forming an arbitrary shape inside the material could not be performed.
[0004]
In the laser method, internal modification of the transparent body is performed, but this changes the properties of the transparent body itself, so the characteristics as an optical element are low (change in refractive index, reflectance, transmittance, etc.). Less is).
[0005]
The following problems have also been pointed out. That is,
(1) In the case of a material such as a metal, light is absorbed on the surface, and it is difficult to form a pattern inside.
[0006]
(2) It is necessary to process with the focused spot, and it is difficult to form an arbitrary shape at one time.
[0007]
(3) It is difficult to control the processing position in the depth direction.
[0008]
Further, in the method of cutting the wiring with the laser light, the metal is melted as heat, so that there is a problem that the pattern formation accuracy is poor and it is difficult to form the pattern by laser irradiation.
[0009]
The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object of the present invention is a laser processing method capable of processing a material layer arranged in the middle of the material into an arbitrary shape with high accuracy, and this method. An encoder slit and an image display body are provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the laser processing method according to claim 1 includes a first material layer that is transparent to at least a laser beam and a second material that is disposed in contact with the first material layer. A structure composed of a layer and a third material layer disposed in contact with the second material layer is irradiated with laser light from the direction of the first material layer, Only the second material layer is formed into an arbitrary shape by high-speed vaporization.
[0011]
According to the laser processing system described in claim 1, the first material layer and the third material layer can protect the pattern, and the first material layer and the third material layer can prevent scattered matter during processing. Can be suppressed. In addition, plasma suppression during processing by the first material layer and the third material layer, thermal diffusion reduction by the first material layer and the third material layer, and deformation reduction of the second material layer by the first material layer and the third material layer are reduced. You can also plan.
[0012]
A laser processing method according to a second aspect is the laser processing method according to the first aspect, wherein the first material layer is a transparent material.
[0013]
According to the laser processing method described in claim 2, the same effect as the laser processing method described in claim 1 can be obtained, and the shape of the second material layer can be observed over the entire visible region. An element having an optically transparent surface and a pattern formed inside can be produced.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the laser processing method according to the first aspect, wherein the first and third material layers are both transparent materials.
[0015]
According to the laser processing system described in claim 3, the same effects as the laser processing system described in claim 1 can be obtained, and a transmissive optical element can be produced.
[0016]
The laser processing method according to claim 4 is the laser processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the first material layer and the third material layer is bonded. It is a material layer.
[0017]
According to the laser processing system described in claim 4, a material having the same effect as the laser processing system described in any one of claims 1 to 3 and having a pattern inside is provided. Can be easily added to other materials after forming the pattern. Further, by performing laser processing on the previously bonded structure, a pattern can be formed at an arbitrary position with respect to the structure.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the laser processing method according to any one of the second to fourth aspects, the second material layer is a reflective film. .
[0019]
According to the laser processing method described in claim 5, the same effect as the laser processing method described in any one of claims 2 to 4 can be obtained, and the first material layer can be transmitted. Since the reflected light is reflected by the patterned second material layer, it can be used as a reflective optical element.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the laser processing method according to the fifth aspect, wherein the second material layer is a metal thin film of 200 nm or less.
[0021]
According to the laser processing method described in claim 6, the same effects as the laser processing method described in claim 5 can be obtained, and by using a thin film, laser processing can be performed with low energy. Deformation during processing can also be reduced. Further, since the absorption is high, the penetration length of the laser light is short, the laser energy can be injected into a narrow region, and efficient removal becomes possible.
[0022]
The laser processing method according to claim 7 is the laser processing method according to any one of claims 2 to 4, wherein the second material layer is a light absorption layer. To do.
[0023]
According to the laser processing system described in claim 7, the same effect as the laser processing system described in any one of claims 2 to 4 can be obtained, and absorption at a desired wavelength can be achieved. A reflection pattern can be formed and can be used as an optical element. Moreover, it becomes possible to function as a transmissive | pervious element by using a transparent material for a 1st and 3rd material layer.
[0024]
The laser processing system described in claim 8 is the laser processing system described in any one of claims 2 to 4, wherein the second material layer is an optically scattering film. Features.
[0025]
According to the laser processing system described in claim 8, the same effects as the laser processing system described in any one of claims 2 to 4 can be obtained, and the laser irradiation unit and the non-irradiation can be obtained. It is possible to cause an optical change in the unit and to function as an optical element.
[0026]
The laser processing system according to claim 9 is the laser processing system according to any one of claims 2 to 4, wherein the second material layer includes a dye material film, a fluorescent material film, It is either a luminescent material film or a daylight film.
[0027]
According to the laser processing system described in claim 9, the same effects as the laser processing system described in any one of claims 2 to 4 can be obtained, and the laser irradiation unit and the non-irradiation can be obtained. It is possible to cause a change in color, a change in fluorescence or light emission, and the like. Therefore, it is possible to form a display function such as forming a fine light emission pattern inside the transparent body, forming an arbitrary image, or forming an arbitrary character.
[0028]
A laser processing method according to claim 10 is the laser processing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the second material layer is a magnetic film. To do.
[0029]
According to the laser processing system described in claim 10, the same effect as that of the laser processing system described in any one of claims 1 to 4 can be obtained, and a fine magnetic pattern can be provided inside. Can be formed.
[0030]
The laser processing method according to claim 11 is the laser processing method according to any one of claims 1 to 10, wherein the pulse width of the laser beam is 200 ns or less. .
[0031]
According to the laser processing system described in claim 11, the same effect as the laser processing system described in any one of claims 1 to 10 can be obtained, and the pulse width is short. The thermal damage at the time of removal can be reduced, and therefore high-accuracy machining with a clean edge shape of the machined portion is possible. Further, since the shape spread due to heat conduction can be reduced, miniaturization is possible. Further, in a femtosecond laser, even if a metal material with high thermal conductivity is used, the altered region can be on the order of submicrons, and distortion at the periphery of the processed portion can be further suppressed. .
[0032]
The invention described in claim 12 is an optical encoder slit formed by the laser processing method according to any one of claims 1 to 9 or claim 11, and is described in claim 13. The invention described above is a magnetic encoder slit produced by the laser processing system according to claim 10 or claim 11, and the invention described in claim 14 is any one of claims 1 to 9. An image display body formed by the laser processing method according to claim 11. Since the elements described in these claims use the processing method described in claims 1 to 11, distortion during pattern formation can be suppressed, and an image with high accuracy and less peripheral alteration can be formed. Can be a structure.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
An outline of the laser processing system of the present invention is shown in FIG. The laser light L transmitted through the first material layer 1 is selectively absorbed by the second material layer 2, and the laser irradiation part P of the second material layer 2 is rapidly vaporized. This vaporization region coincides with the laser light irradiation region, and can be formed into an arbitrary shape by adjusting the laser irradiation shape. The vaporized region is atomized and rapidly diffuses into the first material layer 1 and the third material layer 3. The pattern formation of the second material layer 2 is performed by the action of forming fine holes in the second material layer 2 or forming the pores S by rapid diffusion.
[0035]
FIG. 2 shows a processing result of an Al (50 nm) thin film actually disposed between the PET film (about 20 μm) and the acrylic adhesive layer. The dark part of the figure is the laser irradiation part P, and the width of the irradiation part P is about 5 μm. Thus, it can be seen that the portion irradiated with the laser light L is selectively processed with high accuracy.
[0036]
FIG. 3 shows a cross-sectional shape measurement result after processing. As shown here, it can be seen that holes S are formed in the laser irradiation part P, and an Al thin film pattern is formed. Depending on the laser irradiation conditions, these vacancies S are hardly seen, but in this case, it is considered that the pattern of the irradiated portion P is formed because Al is finely divided during vaporization. Thus, it became clear that the second material layer 2 is formed with high accuracy by the irradiation laser light L being transmitted through the transparent body and absorbed by the second material layer 2.
[0037]
Based on the above, specific examples of the present invention will be described below.
[0038]
First, in order to perform high-precision processing inside the transparent body, in the first embodiment, the first material layer 1 transparent to the laser beam, the second material layer 2 to be processed, and the third material layer 3 of the substrate. And the intermediate second material layer 2 is processed. In this way, since the pattern processed by the first and third material layers 1 and 3 is not exposed, damage due to contact of the pattern and alteration by the atmosphere or other gases can be prevented.
[0039]
On the other hand, in the laser processing method in the case where the first or third material layers 1 and 3 are not provided, a workpiece is scattered during laser processing, and dirt and shape deterioration occur. However, in the system of the present embodiment, these scattered objects are trapped inside, so that these adverse effects can be avoided.
[0040]
Further, in the laser processing method, surroundings are altered due to generation of plasma during processing or energy loss due to absorption of irradiation laser light by the plasma occurs. However, in the method of this embodiment, these can be avoided.
[0041]
Further, since the first and third material layers 1 and 3 are in contact with each other, it becomes possible to suppress thermal diffusion in the second material layer 2, thereby expanding the pattern from the laser irradiation part P to the outside. It becomes possible to suppress deformation.
[0042]
In addition, depending on the material and laser irradiation conditions, the material may show deformation that curls during thermal diffusion, but it is possible to suppress such deformation by bringing the first and third materials 1 and 3 into contact with each other. It becomes.
[0043]
As described above, according to the present embodiment, the pattern protection can be achieved by the first material layer 1 and the third material layer 3, and the first material layer and the third material layers 1 and 3 can be scattered during processing. Things can be suppressed. Further, plasma suppression during processing by the first material layer and the third material layer 1, 3, thermal diffusion reduction by the first material layer and the third material layer 1, 3, the first material layer and the third material layer 1, 3 It is also possible to reduce deformation of the second material layer 2 due to the above.
[0044]
Further, in order to perform processing of an optical device transparent to a desired wavelength, in the second embodiment, a material transparent to a laser processing wavelength and other desired wavelengths is used as the first material layer 1. The shape processing of the second material layer 2 under the first material layer 1 is performed. For example, the second material layer 2 is arranged under a transparent material such as PET or PC transparent to the visible region, and the second material layer 2 is patterned. Thereby, the shape of the second material layer 2 can be observed over the entire visible region. For example, by arranging a sensor pattern on the second material layer 2, the pattern can be sensed with a light source in the visible range. As a result, it is possible to produce an element having an optically transparent surface and a pattern formed inside.
[0045]
Further, in order to process a transmissive optical device and form a transmission pattern, in the third embodiment, both the first and third material layers 1 and 3 are made of a material having a high transmittance with respect to a desired wavelength. Pattern processing of the two-material layer 2 is performed. At this time, the laser irradiation part P can transmit with respect to a desired wavelength, whereby a transmissive optical element can be formed. For example, a transmissive optical mask or slit can be created by forming a pattern in a transparent material.
[0046]
In addition, in the fourth embodiment, the first or third material layer 1, the intermediate layer processing of the material having the adhesive layer, the processing after bonding to the material, and the addition of optical characteristics to other materials are possible. Adhesive material is used for the third material layer arranged in contact with 3 or these material layers. This can be realized, for example, by adding a pressure-sensitive adhesive to the second material layer 2 or applying an acrylic adhesive. Thereby, it becomes easy to add a material having a pattern inside to another material after forming the pattern. Further, by performing laser processing on the previously bonded structure, a pattern can be formed at an arbitrary position with respect to the structure. For example, by adding a transparent encoder slit created by this method, an encoder can be created on a moving body at low cost and easily.
[0047]
In order to form a reflective element, in the fifth embodiment, the second material layer 2 is a reflective material. Thereby, the light transmitted through the first material layer 1 is reflected by the second material layer 2 formed with a pattern, and can be used as a reflective optical element. As the reflective material, a metal, a ceramic film, a reflective particle-dispersed polymer, or the like can be used.
[0048]
In addition, in the sixth embodiment, a metal film having a thickness of 200 nm or less is used as the reflective film in the fifth embodiment so that an inexpensive and stable film can be obtained and a high reflectance can be realized in the visible range. This can be easily created by sputtering, vapor deposition or the like. The metal film usually has a high reflectivity from the near infrared region to the ultraviolet region, and the reflection can be increased with a very thin film. By using a thin film, laser processing can be performed with low energy, and deformation during processing can be reduced. Further, since the absorption is high, the penetration length of the laser light is short, the laser energy can be injected into a narrow region, and efficient removal becomes possible.
[0049]
In the seventh embodiment, a material having high absorption at a desired wavelength is used for the second material layer 2 in order to form an absorption type or transmission type optical element. Thereby, an absorption / reflection pattern at a desired wavelength can be formed and can be used as an optical element. Moreover, it becomes possible to function as a transmissive | pervious element by using a transparent material for the 1st and 3rd material layers 1 and 3. FIG.
[0050]
In the eighth embodiment, the second material layer 2 is a scattering material layer (optically scattering film). This can be realized by using a material having a rough surface or fine particles. As a result, an optical change can be made between the laser irradiation part and the non-irradiation part, and it can function as an optical element.
[0051]
Further, in the ninth embodiment, in order to perform light control pattern formation, arbitrary display pattern formation, image and character pattern creation, the second material layer 2 includes a dye material film, a fluorescent material film, a light emitting material film, and a livestock film. Is used. As a result, it is possible to cause a change in color between the laser irradiation part and the non-irradiation part, a change in fluorescence or light emission, and the like. Therefore, it is possible to form a display function such as forming a fine light emission pattern inside the transparent body, forming an arbitrary image, or forming an arbitrary character.
[0052]
In the tenth embodiment, a magnetic material is used for the second material layer 2 in order to perform magnetic pattern formation and magnetic head processing. This can be realized with an iron-based thin film or the like. Thereby, a fine magnetic pattern can be formed inside.
[0053]
In addition, in order to form the protective layer stably, partially form the protective layer, or to form slits at once, or to form at high speed, in the eleventh embodiment, as the processing laser light, Using a short pulse laser with a pulse width of 200 ns or less, the reflective material layer is removed and moved by laser ablation. As the laser having a pulse width of 200 ns or less, an excimer laser, a Q-Switch Nd: YAG laser, a harmonic laser thereof, a Ti: sapphire laser having a pulse width of up to several hundred femtoseconds, or the like can be used.
[0054]
When these lasers are irradiated on the surface of the reflective film, it is known that the material layer is removed at high speed by absorption of the film. Since the pulse width is short, thermal damage at the time of removal can be reduced, and therefore high-precision machining with a clean edge shape of the machined portion is possible. Further, since the shape spread due to heat conduction can be reduced, miniaturization is possible. Further, in a femtosecond laser, even if a metal material with high thermal conductivity is used, the altered region can be on the order of submicrons, and distortion at the periphery of the processed portion can be further suppressed. .
[0055]
FIG. 4 shows a schematic diagram of the processing optical system. For example, the laser beam L output from the laser device 10 using the third harmonic of an Nd: YAG laser is a mirror 12, a magnifying optical element 14, a shaping optical element 16, a cylindrical lens 18, and a condensing optical element. A (condensing lens) 20 is shaped into a line and irradiated onto the surface of the reflecting layer of the rotating body 22 that is a workpiece. A continuous slit pattern can be formed on the surface of the rotating body 22 by continuously moving the surface position while controlling the irradiation timing of the laser beam L and the position of the workpiece.
[0056]
FIG. 5 shows the processing result of the Al reflective film inside the transparent film actually obtained. By irradiating the Al reflective film with a nanosecond laser whose intensity is adjusted, the Al film absorbs energy and bonds are dissociated. Due to this energy, Al diffuses inside the polymer, or becomes a fine particle of several hundred nm or less that cannot be detected optically, resulting in loss of reflection characteristics at the irradiated part, and an optical pattern is formed. It is expected to be.
[0057]
FIG. 6 shows the light reflectance characteristics of the formed slit. In this way, it is possible to measure a change in reflectance that allows light detection even inside the material. Even when the reflection film is directly processed, the reflection intensity at the irradiated portion is reduced by the diffusion and ablation action of the reflection film in the atmosphere, and it is possible to obtain reflection optical characteristics equivalent to or better than the internal processing.
[0058]
Regarding the material change in the laser irradiation part, the light absorption layer selectively absorbs energy by laser irradiation and is generally thermally relaxed in the order of picoseconds to several tens of picoseconds, and the material is heated to a high temperature. At that time, especially by using pulsed laser light, unlike a high temperature by conduction, a rapid temperature change and a high temperature are possible. This indicates that a temperature that cannot be achieved by conduction from a heat source, such as tens of thousands of Kelvin in the order of picoseconds, can be achieved. Moreover, since it is a laser beam, it becomes possible to concentrate energy in arbitrary positions, such as condensing or forming a light irradiation pattern.
[0059]
At this time, particularly when the temperature of the material is increased instantaneously (for example, about several tens of nanoseconds) with a pulse laser beam or the like, the material vaporizes before the heat conduction into the absorption layer proceeds. Thereby, as compared with the case of gradually evaporating at a high temperature, the deviation from the irradiation region is reduced, heat alteration can be suppressed, and the material can be patterned into a shape close to the laser irradiation shape. Such laser vaporization is a reaction in an unsteady state, and is a very high temperature and rapid reaction. In general, in laser processing, the reaction state changes depending on the pulse width, and the influence on vaporization and material changes. In the eleventh embodiment, the effect of the short pulse laser can be obtained.
[0060]
In addition, the optical encoder slit and the magnetic encoder slit can be formed inside the transparent body by the processing method described above.
[0061]
In the twelfth embodiment, an optical pattern, a reflection pattern, a color image, an image, and characters are formed inside the transparent body using the processing method described above (for example, a reflective sheet, a colored film, Characters, transparent sheets on which images are formed, optical elements such as sheet-like hologram elements, and the like). In a normal system, it is necessary to add a transparent layer or laminate after forming a pattern, and in that case, there is a possibility of deformation in the process. On the other hand, in this method, since distortion during pattern formation can be suppressed, it is possible to obtain a structure in which an image with high accuracy and little peripheral alteration is formed.
[0062]
【The invention's effect】
According to the laser processing system described in claim 1, pattern protection can be achieved by the first material layer and the third material layer, and scattered matter during processing is suppressed by the first material layer and the third material layer. can do. In addition, plasma suppression during processing by the first material layer and the third material layer, thermal diffusion reduction by the first material layer and the third material layer, and deformation reduction of the second material layer by the first material layer and the third material layer are reduced. You can also plan.
[0063]
According to the laser processing method described in claim 2, the same effect as the laser processing method described in claim 1 can be obtained, and the shape of the second material layer can be observed over the entire visible region, An element having an optically transparent surface and a pattern formed therein can be produced.
[0064]
According to the laser processing system described in claim 3, the same effects as the laser processing system described in claim 1 can be obtained, and a transmissive optical element can be produced.
[0065]
According to the laser processing system described in claim 4, the same effect as the laser processing system described in any one of claims 1 to 3 can be obtained, and a material having a pattern inside can be obtained. After pattern formation, it becomes easy to add to other materials. Further, by performing laser processing on the previously bonded structure, a pattern can be formed at an arbitrary position with respect to the structure.
[0066]
According to the laser processing system described in claim 5, the same effect as the laser processing system described in any one of claims 2 to 4 is obtained, and the first material layer is transmitted. Since the light is reflected by the patterned second material layer, it can be used as a reflective optical element.
[0067]
According to the laser processing method described in claim 6, the same effect as the laser processing method described in claim 5 can be obtained, and by using a thin film, laser processing can be performed with low energy. Time deformation can also be reduced. Further, since the absorption is high, the penetration length of the laser light is short, the laser energy can be injected into a narrow region, and efficient removal becomes possible.
[0068]
According to the laser processing system described in claim 7, the same effect as the laser processing system described in any one of claims 2 to 4 can be obtained, and absorption / absorption at a desired wavelength can be obtained. A reflection pattern can be formed and used as an optical element. Moreover, it becomes possible to function as a transmissive | pervious element by using a transparent material for a 1st and 3rd material layer.
[0069]
According to the laser processing system described in claim 8, the same effects as the laser processing system described in any one of claims 2 to 4 can be obtained, and the laser irradiation unit and the non-irradiation unit Thus, an optical change can be made to function as an optical element.
[0070]
According to the laser processing system described in claim 9, the same effects as the laser processing system described in any one of claims 2 to 4 can be obtained, and the laser irradiation unit and the non-irradiation unit Can cause color change, fluorescence or light emission change, and the like. Therefore, it is possible to form a display function such as forming a fine light emission pattern inside the transparent body, forming an arbitrary image, or forming an arbitrary character.
[0071]
According to the laser processing system described in claim 10, the same effect as the laser processing system described in any one of claims 1 to 4 can be obtained, and a fine magnetic pattern can be provided inside. It becomes possible to form.
[0072]
According to the laser processing method described in claim 11, the same effect as the laser processing method described in any one of claims 1 to 10 can be obtained, and the pulse width is short. Thermal damage at the time of removal can be reduced, and therefore high-accuracy machining with a clean edge shape of the machined portion is possible. Further, since the shape spread due to heat conduction can be reduced, miniaturization is possible. Further, in a femtosecond laser, even if a metal material with high thermal conductivity is used, the altered region can be on the order of submicrons, and distortion at the periphery of the processed portion can be further suppressed. .
[0073]
According to the invention described in claims 12 to 14, since the processing method described in claims 1 to 11 is used, distortion at the time of pattern formation can be suppressed, and peripheral alteration can be performed with high accuracy. A structure in which a small number of images are formed can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of laser internal processing in a laser processing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a laser internal processing result.
FIG. 3 is a diagram showing a measurement result of a laser internal machining cross section.
FIG. 4 is a schematic diagram of a processing apparatus.
FIG. 5 is a schematic diagram of a microscopic image of a machining slit.
FIG. 6 is a graph showing the measurement result of reflectance.
[Explanation of symbols]
1 First material layer
2 Second material layer
3 Third material layer
L Laser light

Claims (14)

少なくともレーザ光に対して透明である第一材料層と、前記第一材料層に接触して配置された第二材料層と、前記第二材料層に接触して配置された第三材料層とから構成される構成体に対して、前記第一材料層の方向からレーザ光を照射し、前記第二材料層の高速な気化により前記第二材料層のみを任意の形状に形成することを特徴とするレーザ加工方式。A first material layer that is at least transparent to laser light; a second material layer disposed in contact with the first material layer; and a third material layer disposed in contact with the second material layer; A structure constituted by: irradiating laser light from the direction of the first material layer, and forming only the second material layer in an arbitrary shape by high-speed vaporization of the second material layer. Laser processing method. 前記第一材料層が透明材料であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方式。2. The laser processing method according to claim 1, wherein the first material layer is a transparent material. 前記第一および第三材料層が共に透明材料であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方式。2. The laser processing method according to claim 1, wherein both the first and third material layers are transparent materials. 少なくとも前記第一材料層または前記第三材料層のいずれかが、接着材料層であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のレーザ加工方式。4. The laser processing method according to claim 1, wherein at least one of the first material layer and the third material layer is an adhesive material layer. 5. 前記第二材料層が反射膜であることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載のレーザ加工方式。The laser processing method according to claim 2, wherein the second material layer is a reflective film. 前記第二材料層が200nm以下の金属薄膜であることを特徴とする請求項5に記載のレーザ加工方式。6. The laser processing method according to claim 5, wherein the second material layer is a metal thin film of 200 nm or less. 前記第二材料層が光吸収層であることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載のレーザ加工方式。The laser processing method according to claim 2, wherein the second material layer is a light absorption layer. 前記第二材料層が光学的に散乱する膜であることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載のレーザ加工方式。The laser processing method according to claim 2, wherein the second material layer is a film that optically scatters. 前記第二材料層は、色素材料膜、蛍光材料膜、発光材料膜、畜光体膜のいずれかであることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載のレーザ加工方式。The laser processing system according to any one of claims 2 to 4, wherein the second material layer is any one of a dye material film, a fluorescent material film, a light emitting material film, and a daylight film. . 前記第二材料層が磁性体膜であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のレーザ加工方式。The laser processing method according to claim 1, wherein the second material layer is a magnetic film. レーザ光のパルス幅が200ns以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載のレーザ加工方式。The laser processing method according to any one of claims 1 to 10, wherein a pulse width of the laser light is 200 ns or less. 請求項1ないし請求項9のいずれか1項または請求項11に記載のレーザ加工方式によって作成される光学式エンコーダスリット。An optical encoder slit produced by the laser processing method according to any one of claims 1 to 9. 請求項10または請求項11に記載のレーザ加工方式によって作成される磁気式エンコーダスリット。A magnetic encoder slit produced by the laser processing method according to claim 10. 請求項1ないし請求項9のいずれか1項または請求項11に記載のレーザ加工方式によって形成される像表示体。The image display body formed by the laser processing system of any one of Claim 1 thru | or 9.
JP2002370916A 2002-12-20 2002-12-20 Laser beam machining method, encoder slit formed thereby and image display body Pending JP2004202498A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002370916A JP2004202498A (en) 2002-12-20 2002-12-20 Laser beam machining method, encoder slit formed thereby and image display body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002370916A JP2004202498A (en) 2002-12-20 2002-12-20 Laser beam machining method, encoder slit formed thereby and image display body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004202498A true JP2004202498A (en) 2004-07-22

Family

ID=32809953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002370916A Pending JP2004202498A (en) 2002-12-20 2002-12-20 Laser beam machining method, encoder slit formed thereby and image display body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004202498A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7343127B2 (en) 2004-11-11 2008-03-11 Ricoh Company, Ltd. Mark forming method for moving body and moving body having mark
WO2010013828A1 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 Canon Kabushiki Kaisha Processing method
US7910869B2 (en) 2004-10-13 2011-03-22 Ricoh Company, Ltd. Laser processing apparatus using distinct horizontal and vertical data sets
JP2012035561A (en) * 2010-08-10 2012-02-23 Stanley Electric Co Ltd Method of manufacturing resin molded article
WO2016117504A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 オムロン株式会社 Method for producing junction structure, and junction structure
US20220072843A1 (en) * 2018-12-20 2022-03-10 Thales Dis France Sa Method for cutting an ink sticker in a multilayer structure and method for printing the ink sticker onto a substrate

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7910869B2 (en) 2004-10-13 2011-03-22 Ricoh Company, Ltd. Laser processing apparatus using distinct horizontal and vertical data sets
US7343127B2 (en) 2004-11-11 2008-03-11 Ricoh Company, Ltd. Mark forming method for moving body and moving body having mark
WO2010013828A1 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 Canon Kabushiki Kaisha Processing method
JP2010052041A (en) * 2008-08-01 2010-03-11 Canon Inc Processing method
JP2012035561A (en) * 2010-08-10 2012-02-23 Stanley Electric Co Ltd Method of manufacturing resin molded article
WO2016117504A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 オムロン株式会社 Method for producing junction structure, and junction structure
US20220072843A1 (en) * 2018-12-20 2022-03-10 Thales Dis France Sa Method for cutting an ink sticker in a multilayer structure and method for printing the ink sticker onto a substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tsukamoto et al. Periodic microstructures produced by femtosecond laser irradiation on titanium plate
Domke et al. Ultra-fast movies of thin-film laser ablation
US8487212B2 (en) Method of marking or inscribing a workpiece
CA2549207C (en) Process for marking object surfaces
JP2003057422A (en) Fabrication method of periodic fine structure by femtosecond laser irradiation
De Cruz et al. Laser removal of contaminants from painted surfaces
US20100133245A1 (en) Method of marking or inscribing a workpiece
Bonse et al. Structuring of thin films by ultrashort laser pulses
LT6112B (en) Active surface raman scater sensor and production method
JP3231708B2 (en) Marking method of transparent material
CN1448755A (en) Method for preparing periodic microstructure on metal film by femtosecond laser
JP2004202498A (en) Laser beam machining method, encoder slit formed thereby and image display body
JP7527588B2 (en) Method and device for producing nanomaterial structures
US6713715B2 (en) Method and system for laser marking a gemstone
JP2000042763A (en) Dot mark shape by laser beam, its marking device and method
US20040089642A1 (en) Method and system for laser marking a gemstone
Lee et al. Femtosecond laser patterning of Ta0. 1W0. 9Ox/ITO thin film stack
JP2001276985A (en) Marking method and equipment, and marked optical member
JP2005210103A5 (en)
KR100862522B1 (en) Laser processing device and substrate cutting method
Flores-Arias et al. Phase diffractive optical gratings on glass substrates by laser ablation
Bullock et al. Time-integrated reflectivity of laser-induced back-ablated aluminum thin film targets
Regelskis et al. Ripple formation in the chromium thin film during laser ablation
Wang et al. Temperature field analysis of optical coatings induced by millisecond and nanosecond lasers
Kutanov et al. Interference filter with amorphous silicon layer and direct laser recording on it

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050223

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050607

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071225

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080624